一种二氧化碳储能子系统及烟气余热利用系统的制作方法-k8凯发

本发明涉及节能，具体涉及一种二氧化碳储能子系统及烟气余热利用系统。

背景技术：

1、在用电负荷高峰期时，大工业生产产生大量的烟气余热，可以通过有机朗肯循环有效利用烟气余热的热量，进行发电，避免余热资源的浪费。但是，在用电负荷低谷期时，没有电价优势，通过有机朗肯循环进行发电无法形成最大收益。如果将烟气余热排放到空气中，则造成余热资源的浪费。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题是在用电负荷低谷期时，烟气余热利用的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种二氧化碳储能子系统，包括：依次循环连接的低压二氧化碳储罐、储能压缩机、高压二氧化碳储罐和第一膨胀机，以及储热单元和吸热器；

3、所述二氧化碳储能子系统通过第二阀门与烟气余热源连通；

4、所述储热单元具有吸热换热器和放热换热器，所述吸热换热器连接在所述储能压缩机和所述高压二氧化碳储罐之间，用于吸热以对进入所述高压二氧化碳储罐的二氧化碳进行降温；所述放热换热器连接在所述高压二氧化碳储罐和所述第一膨胀机之间，用于放热以对进入所述第一膨胀机的二氧化碳进行升温；

5、所述吸热器连接在所述低压二氧化碳储罐和所述储能压缩机之间，所述吸热器具有第一介质通道和第二介质通道，所述第一介质通道与烟气余热源连通，所述第二介质通道的进口与所述低压二氧化碳储罐连通，所述第二介质通道的出口与所述储能压缩机连通。

6、可选地，所述储热单元还包括：热水罐和冷水罐；

7、所述热水罐的一端与吸热换热器的出水口连接，所述热水罐的另一端与放热换热器的进水口通过第一水泵连接；

8、所述冷水罐的一端与吸热换热器的进水口通过第二水泵连接，所述冷水罐的另一端与放热换热器的出水口连接。

9、可选地，所述冷水罐的进口管路上设有第一冷却器。

10、可选地，所述高压二氧化碳储罐的进口管路上设有第三阀门，所述高压二氧化碳储罐的出口管路上设有第四阀门。

11、可选地，所述第一膨胀机的出口管路上设置有第二冷却器。

12、可选地，所述第一膨胀机的进口管路上设有第五阀门。

13、可选地，所述低压二氧化碳储罐的进口管路上设有第六阀门。

14、可选地，在所述低压二氧化碳储罐中二氧化碳的压力范围为7.5mpa～10mpa。

15、可选地，在所述高压二氧化碳储罐中二氧化碳的压力范围为15mpa～25mpa。

16、可选地，在所述高压二氧化碳储罐中二氧化碳的温度范围为250℃～300℃。

17、本发明还提供一种烟气余热利用系统，包括：

18、所述的二氧化碳储能子系统和有机朗肯循环子系统；

19、所述有机朗肯循环子系统通过第一阀门与烟气余热源连接；

20、所述烟气余热利用系统具有在用电负荷低谷期时，第一阀门关闭，第二阀门开启，二氧化碳储能子系统将低谷电力和烟气余热的能量进行存储的第一状态；以及在用电负荷峰值期时具有第一阀门开启，第二阀门关闭，有机朗肯循环子系统利用烟气余热运行发电，且二氧化碳储能子系统将存储的能量进行发电的第二状态。

21、可选地，所述有机朗肯循环子系统包括：依次循环连接的蒸发器、第二膨胀机、第四冷却器和循环泵；

22、所述蒸发器的高温侧管路与通过第一阀门与烟气余热源连接；所述蒸发器的低温侧管路的输入端与循环泵连接；所述蒸发器的低温侧管路的输出端与第二膨胀机连接。

23、可选地，在所述有机朗肯循环子系统中循环流动有有机工质。

24、可选地，所述第四冷却器适于通过第三冷却水对流经第四冷却器中的有机工质进行降温。

25、可选地，所述有机工质为r245fa、r134a或r123之一，或者所述有机工质为以上有机工质的混合。

26、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

27、1.本发明提供的二氧化碳储能子系统，依次循环连接的低压二氧化碳储罐、储能压缩机、高压二氧化碳储罐和第一膨胀机，以及储热单元和吸热器；所述二氧化碳储能子系统通过第二阀门与烟气余热源连通；所述储热单元具有吸热换热器和放热换热器，所述吸热换热器连接在所述储能压缩机和所述高压二氧化碳储罐之间，用于吸热以对进入所述高压二氧化碳储罐的二氧化碳进行降温；所述放热换热器连接在所述高压二氧化碳储罐和所述第一膨胀机之间，用于放热以对进入所述第一膨胀机的二氧化碳进行升温；所述吸热器连接在所述低压二氧化碳储罐和所述储能压缩机之间，所述吸热器具有第一介质通道和第二介质通道，所述第一介质通道与烟气余热源连通，所述第二介质通道的进口与所述低压二氧化碳储罐连通，所述第二介质通道的出口与所述储能压缩机连通；本发明采用上述技术方案，通过烟气余热加热低压二氧化碳，然后再压缩，接着冷却，最后将二氧化碳存储在高压二氧化碳储罐中，在用电负荷低谷期时，烟气余热得到有效利用。并且，使得高效利用压缩热，进而提高二氧化碳压缩储能的效率。并且，在高压二氧化碳储罐中的二氧化碳加热后，用于第一膨胀机做功，显著提高二氧化碳储能的电转换效率。

28、2.本发明所述储热单元还包括：热水罐和冷水罐；所述热水罐的一端与吸热换热器的出水口连接，所述热水罐的另一端与放热换热器的进水口通过第一水泵连接；所述冷水罐的一端与吸热换热器的进水口通过第二水泵连接，所述冷水罐的另一端与放热换热器的出水口连接；本发明采用上述技术方案，通过冷热水的循环，不仅在放热换热器中起到对二氧化碳加热的作用，而且起到在吸热换热器中对二氧化碳吸收热量的作用，热量在系统内部循环，因而输入功耗非常低；极大地降低运行成本。

29、3.本发明所述冷水罐的进口管路上设有第一冷却器；本发明采用上述技术方案，通过第一冷却器进一步获得温度足够低的冷水，以更加有效地冷却吸热换热器中的二氧化碳。

30、4.本发明所述高压二氧化碳储罐的进口管路上设有第三阀门，所述高压二氧化碳储罐的出口管路上设有第四阀门；本发明采用上述技术方案，不仅通过第三阀门和第四阀门的结合使用，防止高压二氧化碳储罐中的二氧化碳泄漏；并且，通过第三阀门方便控制进入高压二氧化碳储罐中二氧化碳输入的通断；通过第四阀门的通断，方便二氧化碳储能子系统再储能和势能状态的相互转换。

31、5.本发明所述第一膨胀机的进口管路上设有第五阀门；本发明采用上述技术方案，通过第五阀门方便控制进入第一膨胀机中二氧化碳输入的通断，对第一膨胀机起到一定保护作用。

32、6.本发明所述低压二氧化碳储罐的进口管路上设有第六阀门；本发明采用上述技术方案，不仅方便控制进入低压二氧化碳储罐中二氧化碳输入的通断，而且防止低压二氧化碳储罐中的二氧化碳回流。

33、7.本发明在所述低压二氧化碳储罐中二氧化碳的压力范围为7.5mpa～10mpa；本技术采用上述技术方案，使得二氧化碳的循环在超临界状态下运行。

34、8.本发明在所述高压二氧化碳储罐中二氧化碳的压力范围为15mpa～25mpa；本技术采用上述技术方案，使得二氧化碳的循环在超临界状态下运行。

35、9.本发明在所述高压二氧化碳储罐中二氧化碳的温度范围为250℃～300℃；本技术采用上述技术方案，烟气余热提供足够的温度，储存二氧化碳。

36、10.本发明提供的烟气余热利用系统，包括：所述的二氧化碳储能子系统和有机朗肯循环子系统；所述有机朗肯循环子系统通过第一阀门与烟气余热源连接；所述烟气余热利用系统具有在用电负荷低谷期时，第一阀门关闭，第二阀门开启，二氧化碳储能子系统将低谷电力和烟气余热的能量进行存储的第一状态；以及在电力峰值期时具有第一阀门开启，第二阀门关闭，有机朗肯循环子系统利用烟气余热运行发电，且二氧化碳储能子系统将存储的能量进行发电的第二状态；本发明采用上述技术方案，在电力低谷期通过二氧化碳储能子系统有效利用烟气余热，避免余热资源的浪费。在用电负荷峰值期时，同时利用有机朗肯循环子系统和二氧化碳储能子系统供电，保障电力供应。使得在不同电力需求下，分别将余热用于发电及储能，实现余热全天候的高效利用。

37、11.本发明所述有机朗肯循环子系统包括：依次循环连接的蒸发器、第二膨胀机、第四冷却器和循环泵；所述蒸发器的高温侧管路与通过第一阀门与烟气余热源连接；所述蒸发器的低温侧管路的输入端与循环泵连接；所述蒸发器的低温侧管路的输出端与第二膨胀机连接；本发明采用上述技术方案，可以利用烟气余热在有机朗肯循环子系统中的第二膨胀机高效供电。

38、12.本发明所述第四冷却器适于通过第三冷却水对流经第四冷却器中的有机工质进行降温；本发明采用上述技术方案，在第四冷却器中的冷却介质方便易得，成本更低。

39、13.本发明所述有机工质为r245fa、r134a或r123之一，或者所述有机工质为以上有机工质的混合；本技术采用上述技术方案，在有机朗肯循环子系统中循环的有机工质方便易得，成本更低；并且，实现烟气余热的高效利用。